De Krijt-Tertiair massa-extinctie

Het is een van de grotere vragen uit de wetenschap: waar zijn de niet-vliegende dinosauriërs, ammonieten en pterosauriërs na de Krijt-Tertiair grens gebleven? Over de oorzaken bakkeleien wetenschappers al een aantal decennia. Maar er zijn er twee die met kop en schouders boven alle andere uitsteken…

door

Wie kent ze niet: de ‘Jurassic Park’ films. Maar waar de mens en dino vechten om heerschappij op het eiland in de films, daar waren de dinosauriërs de baas op aarde in het Mesozoïcum. Geen mens te bekennen toen. Aan die periode van heerschappij kwam na 160 miljoen jaar een eind. En dat gebeurde in een oogwenk op de geologische tijdsschaal. Van de één op de andere dag waren de niet-vliegende dino’s tezamen met veel ander leven op aarde verdwenen van onze aardbodem.

Large

Wanneer?

Dit alles vond plaats rond de beruchte Krijt-Tertiair grens, tegenwoordig Krijt-Paleogeen grens genoemd door geologen. Volgens de officiële geologische tijdsschaal is dit 65,5 ± 0,3 miljoen jaar geleden. Onderzoek van de Universiteit Utrecht en de Vrije Universiteit Amsterdam wees echter uit dat de grens toch een stukje ouder is met 65,94 miljoen jaar.

Small

Wie?

In de geologische geschiedenis komen grenzen tussen tijdsperioden neer op blijvende veranderingen in het leven op onze planeet. We hadden het al over de niet-vliegende dinosauriërs die rond de Krijt-Tertiair grens uitstierven.

Niet op zoals in veel boeken staat, maar wel heel kort daarna. Vogels, die waarschijnlijk afstammen van dinosauriërs, overleefden het wel. We zien deze overlevenden uit het Mesozoïcum nog elke dag buiten vliegen.

Nog een bekend slachtoffer van de Krijt-Tertiair uitsterving zijn de ammonieten, die de oceanen vanaf het Devoon (400 miljoen jaar geleden) bevolkten, maar rond 66 miljoen jaar geleden verdwenen. Enkelen overleefden nog een tijdje zoals in de Nederlandse en Deense zeewateren. Ammonieten zijn namelijk tot 3-4 m boven de grens gevonden in de gesteenten.

Small

Nog meer gevallenen? Zeker! Wat te denken van de mosasauriërs, plesiosauriërs (beiden zeereptielen), pterosauriërs, belemnieten en rudisten, waarvan de eerstgenoemde al flink achteruit ging in soortenaantal op het einde van het Krijt.

Andere diergroepen werden ook zwaar getroffen, maar overleefden de beruchte grens. Onder hen de insecten, rifkoralen (waarvan de kolonievormende de grootste schade leden met een uitstervingspercentage van 98%), inktvissen, zee-egels, tweekleppigen, planten en veel kalkvormende micro-organismen.

Licht gehavend uit de strijd kwamen schildpadden, vissen (inclusief haaien en roggen), amfibieën, dekapoden (kreeften, krabben, garnalen etc.), brachiopoden (armpotigen), nautilussen, krokodillen, micro-organismen zonder een kalkskelet en zoogdieren.

In totaal stierf zo’n 76% van het leven op aarde uit; niet de grootste massa-extinctie in de aardse geschiedenis overigens.

Maar hoe komt het nu dat sommige dieren de KT-grens wel overleefden en anderen niet? Grootte speelde daarbij waarschijnlijk een belangrijke rol. Bijna alle grote dieren stierven namelijk uit. Ze hebben immers een enorme hoeveelheid voedsel nodig en in een periode van crisis is dat op veel plaatsen niet voorhanden. Denk aan de mosasauriërs, plesosauriërs, dino’s en grote krokodillen. Zoogdieren – één van de succesvolste overlevenden – waren veel kleiner en hebben dus minder voedsel nodig. Bovendien leefden ze vaak in een beschermde omgeving zoals in holen of in en nabij water.

Waar?

De Krijt-Tertiair grens is wereldwijd terug te vinden: op totaal 350 plaatsen ter wereld kan de grens heel duidelijk aangewezen worden. Niet alleen komen veel fossielen niet meer voor in de gesteenten jonger dan de grens, maar ook het gesteente zelf ziet er vlak na de grens wat anders uit. Er is in veel gevallen namelijk een kleilaagje te zien. Het begin van deze laag is de Krijt-Tertiair grens met de gesteentelagen bij “El Kef” in Tunesië als schoolvoorbeeld. De kalkschaalproducerende micro-organismen waren zo goed als afwezig waardoor het gesteente niet wit (door de vele kalkskeletjes), maar grijs/bruinig is. Zo goed als het enige wat naar de zeebodem dwarrelde was namelijk klei op veel plaatsen.

Zo ook in de Curfs groeve en de Geulhemmerberg in ons eigen Zuid-Limburg. Aan het begin van het kleilaagje is vaak een verhoogde iridiumconcentratie te vinden alsook andere platina-metalen. Niet in de Geulhemmerberg, maar wel bijvoorbeeld in de Betische Cordillera in Zuid-Spanje (Gredero en Agost), Zumaia (Noord-Spanje) en bij het Italiaanse Gubbio. In afzettingen op het land zijn vooral sporen van varens en schimmels te ontdekken vlak na de grens, en weer iridium op de grens.

Small

Hoe?

Ook tegenwoordig zitten we middenin een massa-extinctie. Dat er dieren uitsterven is normaal, maar de snelheid van uitsterven is nu veel hoger dan gemiddeld.

De mens lijkt de schuldige te zijn, maar voor de Krijt-Tertiair grens moeten we naar een andere oorzaak zoeken (de mens bewoonde de aarde immers nog niet).

Wetenschappers zijn het daar echter nog niet over eens, zo bleek eens te meer in 2010. Een artikel in Science van Peter Schulte (Universiteit Erlangen-Nürnberg, Duitsland) en collega’s weet alles aan een asteroïde-inslag bij Mexico. En op 21 mei 2010 publiceerde Science maar liefst drie reacties met als belangrijkste tegenkandidaat de grootschalige vulkaanuitbarstingen van de Deccan Traps in India.

Daarmee hebben we gelijk de twee belangrijkste verklaringstheoriën te pakken. In 1980 meldden Luis Alvarez en collega’s het beslissende bewijs gevonden te hebben: iridium! En wel veel meer dan normaalgesproken te vinden is in gesteenten; wel precies op de Krijt-Tertiair grens in Italië, Denemarken en Nieuw Zeeland. Dit was volgens hen het ultieme bewijs dat een asteroïde van ongeveer 10 km doorsnee op aarde was ingeslagen.

Ook de Nederlander Jan Smit (VU Amsterdam) deed belangrijke onderzoeken naar de Krijt-Tertiair grens. De krater was spoorloos destijds in 1980, maar tien jaar later kwam ook de krater (Chicxulub) aan het licht in de ondiepe zee bij het schiereiland “Yucatan” in Mexico. Direct na de inslag was er een zeer korte periode van opwarming aan het aardoppervlak door de inslag en het binnenkomen van de asteroïde in de atmosfeer.

Daarna volgde een langere periode van duisternis door het vele stof, roet en de aerosolen die de atmosfeer in waren geslingerd door de inslag en zo het zonlicht afschermden. Geen zon betekent dat het flink kouder werd op aarde, mogelijk maanden tot tientallen jaren lang. Temperaturen zouden een paar graden tot 10°C kouder zijn geweest, behalve in de diepe oceaan. Geen goed nieuws voor organismen die aan fotosynthese doen, zoals bijvoorbeeld sommige planktonsoorten.

Omdat de asteroïde in gesteente met daarin anhydriet (CaSO4) insloeg, kwam veel zwavel in de atmosfeer terecht. Zure regen was het gevolg, waardoor organismen in de ondiepe zee het mogelijk moeilijk kregen.

Bosbranden woedden vooral in het zuiden van Noord-Amerika. Onder meer bolletjes gestold basalt, vervormde kwartskristallen, nikkelrijk spinel en iridium komen op de grens voor en zijn bewijzen voor de inslag. Hoe verder van de inslagkrater bij Yucatan, des te dunner het laagje met bewijs voor de inslag is. Sedimenten afgezet door tsunami’s zijn uiteraard bijzonder dik vlak bij de inslag. Bewijs te over dat dit de grote dader is, zou je zeggen…

Medium

Met name Gerta Keller (Princeton Universiteit, VS) en sommige collega’s verzetten zich al decennialang tegen de theorie dat deze inslag dé oorzaak van de massa-uitsterving is. De inslag zou volgens hen 300.000 jaar eerder zou hebben plaatsgevonden, maar dit wordt door maar weinig wetenschappers ondersteund, aangezien hiervoor geen enkel bewijs op andere plaatsen ter wereld te vinden is.

Zij denken dat vulkanisme van de Deccan Traps in India de (belangrijkste) oorzaak is van de massa-extinctie. Tachtig procent van de uitbarstingen in deze regio vond namelijk plaats in pulsen in een geologisch gezien korte tijdsspanne van 0,8 miljoen jaar.

Twee belangrijke pulsen van duizenden tot tienduizenden jaren brachten het meeste magma naar het aardoppervlak. Volgens Keller en collega’s valt de belangrijkste puls van vulkanisme precies voor de Krijt-Tertiair grens. Tijdens de uitbarstingen kwamen grote hoeveelheden SO2, chloor en CO2 in de atmosfeer terecht.

Deze uitstoot aan SO2 is erg belangrijk, aangezien dit zure regen veroorzaakt en zo mogelijk de oceaan verzuurde. Franse onderzoekers schatten de hoeveelheid op 10.000 Gt op jaarbasis, vergelijkbaar met wat er vrij kwam door de inslag bij Yucatan. Dit zwaveldioxide wordt echter relatief snel weer uit de atmosfeer verwijderd. De temperatuur was 2 °C warmer in de laatste 400.000 van het Krijt, onder meer door de vulkaanuitbarstingen.

Medium

Maar wie heeft er nu gelijk? Er zijn zowel voors als tegens voor beide verklaringsmodellen. Een veelgebruikt argument tegen de inslag als dé grote boosdoener, is dat er geen duidelijk bewijs is gevonden voor een asteroïde-inslag bij andere perioden van massa-uitsterving.

Bovendien resulteerden andere grote inslagen niet noodzakelijkerwijs in een uitsterving. Schulte en collega’s argumenteren echter dat de inslag bij Mexico de grootste inslagkrater bekend is van de afgelopen 543 miljoen jaar en dus enorme gevolgen moet hebben gehad.

Grootschalig vulkanisme is daarentegen wel een oorzaak van ten minste drie van de vijf andere perioden van massa-extinctie. Echter, diverse pulsen van vulkanisme laten geen uitsterving zien rondom de Krijt-Tertiair grens.

De waarheid ligt waarschijnlijk ergens in het midden: waar vulkanisme het systeem aarde al flink in disbalans bracht voor (en tijdens) de grens, daar maakte de inslag en de gevolgen daarvan het leven van veel organismen verder onmogelijk. De patronen van uitsterving zijn niet overal hetzelfde wat inderdaad lijkt te duiden op meerdere oorzaken.

Andere, minder populaire oorzaken zijn klimaatverandering (het werd kouder rondom de grens) en een daling van de zeespiegel, waarvan de eerste een gevolg kan zijn van vulkanisme en de inslag. Zeespiegelveranderingen verklaren de uitstervingen op het land uiteraard niet.

Na de uitsterving

Daar waar complete diergroepen verdwenen rond de Krijt-Tertiair inslag, is er minder concurrentie voor de overlevende diergroepen. Na de Krijt-Tertiair grens reageren veel groepen dan ook door in soortenaantal toe te nemen. Een goed voorbeeld daarvan zijn de zoogdieren die voor de Krijt-Tertiair grens al flink aan de weg timmerden.

Toen de op het land levende dinosauriërs eenmaal van de aardbodem verdwenen waren, grepen zij de macht in het dierenrijk tot op de dag van vandaag. Voor de grens waren bijna alle zoogdieren klein (<1 kg); pas na de grens groeiden ze uit hun voegen. Tot wel 1000 maal groter werden ze. Ook de vogels namen toe in soortenaantal. Uitsterving geeft dus uiteindelijk ruimte aan nieuw leven!

Dit artikel maakt deel uit een hele reeks van artikelen over massa-extincties. De andere artikelen gaan over de eind Trias massa-extinctie, de Perm-Trias massa-extinctie, de eind Devoon massa-extinctie en de eind Ordovicische massa-extinctie.

Bronnen:

  • Alvarez et al. Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction. Science 208 (1980) 1095-1108. PDF
  • Kring, D.A. The Chicxulub impact event and its environmental consequences at the Cretaceous–Tertiary boundary. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 255 (2007) 4-21.
  • Schulte et al. The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary. Science 327 (2010) 1214-1218. PDF + reacties in Science 328 (2010) 973-976.
  • Smit, J. De Krijt-Tertiair-grens in Europa. Gea 44 (2011) 1-10.

Zie ook: